超短半径水平钻井技术.ppt

石油大学（华东）石油工程学院 超短半径水平井钻井技术概念 超短半径水平井是指曲率半径远比常规的短曲率半径水平井更短的一种水平井，也称之为“超短半径径向水平井”，其英文名称为“Ultrashort Radius Radial Well”， 完成该水平井的钻井系统称之为“ Ultrashort Radius Radial System”，简称URRS，其组成及所钻出的水平井的典型分布情况见以下图示。 典型的径向水平井分布示意图 一、径向水平钻井技术特点 采用高压水射流代替机械钻头破岩钻出水平井眼； 钻进时不需要钻柱和钻头的旋转，减少了井下复杂事故的发生； 靠液体静压推进，不需要通过钻杆给钻头施加用以破岩的“钻压”，从而彻底解决了常规水平井钻井技术所遇到的钻压施加困难； 采用特殊的井下斜向器，定位准确，一次性定向。避免了常规各种曲率的水平井钻井技术所需要的频繁造斜、定向和复杂的井眼轨迹控制等工艺过程，并能保证水平井段准确地进入目的层； 地面设备简单，钻井施工操作方便，机械钻速高，建井周期短，经济效益显著。 技术优势 老井改造(辐射状水平井使老井更新、死井复活，开采残余油气）； 穿通分隔的垂直裂缝； 大大提高薄油气层产油气的能力； 有利于低压、低渗油层的重力排油； 可提供更高的注水效率； 在热力驱油中能更有效和经济地传播热量，并可方便地实现不间断地蒸汽吞吐。 径向水平钻井过程示意 二、发展历史与现状 美国、苏联、法国、罗马尼亚、日本、加拿大等国； 1929年、美国、得克萨斯州； 两个长约7米的5-1／4″水平排液井眼 采油速度从原来的大约1.5桶／天提高到60桶／天 五十年代末和六十年代初期取得了很大的进展； 六十年代后期和七十年代出现停滞； 八十年代以后新发展。 近年的发展 法国埃尔夫公司 埃索公司 德士古加拿大资源公司 美国的 Don Holbert 排液井公司 Noton Christerson排液井服务公司 Texas Easter Drilling System公司 Arco石油与天然气公司 Eastman Whipstock 典型的柔性造斜钻具组合 Becwell水平钻井系统（ Bechte1和Petrophysics 公司） 特殊的井下斜向器，轨道半径0.3米； 高压射流破岩钻头； 水平井眼直径为4〃 ； 水平段长度为30～60米； 同一层面上可钻24口辐射状的水平井； 垂直井深一般在5～600米之内。 三超短半径水平井钻井系统及工艺 斜向器 在0.3米的半径内使生产管迅速从垂直方向转向水平方向； 确保钻头准确地进入薄地层，钻至合适的位置； 尽量减小扩眼直径； 保证生产管的变形在允许范围内。 水力破岩钻头 以较小的射流压力和排量高速破岩； 形成一个较大截面积的规则井眼； 具有足够长的使用寿命。 多喷嘴组合钻头。 单喷嘴旋转射流钻头。 速度控制机构 第一代URRS系统使用了缆绳控制装置 通过缆绳可控制和实时监测生产管(钻杆)的运动速度和钻头位置。 方向控制机构 靠对生产管(钻杆)前进的速度和高压水排量进行控制而达到控制。 侧推喷嘴式方向控制机构。 电化学射孔 电化学腐蚀原理 使生产管与产层连通，形成永久的水平油气通道 这种射孔器除具有切断生产管，将生产管回收 孔口边缘整齐无毛刺 ，无冲击振动等优点。 完井技术 防止径向水平井眼的井壁坍塌 防止产层出砂 下柔性衬管 砾石充填 第一步，正循环充填。大约只能完成水平井眼环空容积的70へ80%的砾石充填。 第二步，反循环充填。直到填满整个环形空间为止。 ①扩眼区； ②垂直割缝衬管； ③尾部滤网； ④射有孔的生产管； ⑤砾石充填；⑥切断生产管； ⑦柔性割缝衬管； ⑧射孔孔眼； ⑨前端滤网； ⑩钻头 径向水平井砾石充填完井示意图 四、地面及现场试验 1、地面模拟试验 2、现场试验 辽河油田 试验日期：97年8月22日 试验地点：锦45-04-19井 南阳油田 试验日期：98年11月3日 试验地点：古2206井 检验转向器及辅助系统的技术性能 验证水射流钻头破岩钻进的能力和寿命 检查全套技术工艺的可行性和可靠性 目标：在生产层（1010.6～1016.3米） 钻出直径为Ф70～110mm 长度为10～15米的水平井眼 原井条件 稠油井 92年8月投产 97年3月停产 原井初产量：油30t/d,水2t/d 关井前产量：油0.3t/d,水4.5t/d 油层套管：177.8mm×8.05mm×1095.57m 射孔径段：1010.6m～1035.5m 多套油层 钻进目的层：1010.6m～1016.3m 单油层 目的层直井井斜：10°～12° 模拟井水力参数计算实例  井深:1000米 油层套管:7寸 钻